Устройство для магнитной обработки жидкости

 

Использование: теплоэнергетика, промышленность строительных материалов при производстве растворов и бетонов с целью увеличения их прочности, пластичности и морозостойкости, в производстве кирпича, керамики, а также при очистке воды, в сельском хозяйстве и медицине. Сущность изобретения:устройство содержит установленный в корпусе трехфазный статор с обмоткой намагничивания, создающей вращающееся магнитное поле, и ротор с пазами и зубцами, а также размещенную между ними герметичную емкость для жидкости с подводящим и отводящим патрубками, в которой концентрично с зазором установлен ротор, при этом объемом жидкости, заключенным в емкости, включая и жидкие проводники в пазах ротора, образована короткозамкнутая обмотка. Емкость для жидкости или та часть ее, которая расположена в зоне действия вращающегося магнитного поля, выполнена из прочного, стойкого к воздействию жидкости, изоляционного материала. 2 ил.

Предполагаемое изобретение касается устройств для магнитной обработки жидкости и может быть использовано в различных отраслях промышленности при омагничивании водных систем, например, в теплоэнергетике для предотвращения накипеобразований, в промышленности строительных материалов при производстве растворов и бетонов с целью повышения их прочности, пластичности, морозостойкости, а также сельском хозяйстве и медицине.

Известно устройство для магнитной обработки жидкости, содержащее магнитную систему в виде статора из набора листов электротехнической стали, в пазах которого уложена обмотка и ротора также из набора листов электротехнической стали с пазами, в которых уложена обмотка в виде полых диомагнитных трубок из токопроводящего материала, замкнутая на концах фланцами из токопроводящего материала, аналогичная короткозамкнутой обмотке ротора асинхронного электродвигателя типа беличья клетка. Трубки сообщаются с входной и выходной полостями для подачи и выхода обрабатываемой жидкости, которая протекает по трубкам и подвергается обработке магнитным полем, создаваемым обмоткой статора. В данном устройстве обмотка статора создает вращающееся магнитное поле, под действием которого вращается ротор с обмоткой-трубопроводом, поэтому омагничивание жидкости, текущей в трубопроводе, происходит с частотой, определяемой скольжением ротора (0,5-4 Гц).

К основным недостаткам указанного устройства можно отнести то обстоятельство, что рабочий магнитный поток замыкается (проходит) в основном по стали статора и ротора и воздушному зазору между ними, слабо проникая внутрь диомагнитных трубок в текущую в них жидкость, так как их магнитное сопротивление велико по сравнению с остальными участками магнитной цепи устройства. Кроме того, индуцированный вращающимся полем ток протекает в основном по трубкам, а не по жидкости, так как электрическое сопротивление трубок-проводников обмотки ротора ничтожно мало по сравнению с сопротивлением жидкости (жидких проводников) в трубках.

Указанные недостатки снижают эффективность обработки жидкости таким устройством.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков прототипа и повышение эффективности магнитной обработки жидкости. Поставленная цель достигается благодаря тому, что емкость или та часть ее, которая расположена в зоне действия вращающегося или переменного, пульсирующего магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, выполнена из прочного, стойкого к воздействию жидкости изоляционного материала (диэлектрика), например, стеклопластика, а наружная поверхность ротора, контактирующая с обрабатываемой жидкостью, включая пазы ротора, по которым также протекает обрабатываемая жидкость, покрыты слоем изоляции, например, из эпоксидной смолы или стойкого к воздействию жидкости изоляционного лака; крое того, на концах пакета ротора установлены металлические электропроводные пластины, например, из стали, алюминия, выполняющие функцию короткозамкнутых колец для жидких проводников обмотки ротора, повторяющие форму пластин шихтованного пакета стали ротора. Указанная совокупность признаков, находящихся во взаимосвязи друг с другом, а именно: выполнение емкости (или ее части), находящейся в зоне действия вращающегося или переменного пульсирующего магнитного поля, из диэлектрика и изоляция, контактирующих с обрабатываемой жидкостью металлических токопроводящих поверхностей (частей) в межполюсном пространстве магнитной системы устройства, а также установка по концам пакета ротора токопроводящих пластин-короткозамкнутых колец для жидких проводников обмотки ротора (образованной объемом обрабатываемой жидкости, заключенной в емкости, включая и жидкие проводники в пазах ротора), позволяет увеличить ток, протекающий непосредственно в жидкости, в межполюсно пространстве, где одновременно на обрабатываемую жидкость действует и интенсивное магнитное поле с высоким градиентом напряженности, что позволяет повысить эффективность ее обработки и исключить дополнительные потери энергии.

Кроме того, так как ротор установлен с возможностью вращения, это будет способствовать турбулизации потока жидкости непосредственно в межполюсном пространстве магнитной системы устройства за счет воздействия на жидкость зубцов вращающегося ротора, что также будет способствовать повышению эффективности ее обработки.

Сущность изобретения поясняется далее примером конкретного выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых на фиг.1 изображен общий вид устройства (продольное сечение), на фиг. 2 - сечение по А-А на фиг.1 (поперечное сечение).

Устройство содержит корпус 1, в котором установлен статор 2. В данном конкретно случае статор 2 представляет собой трехфазный статор, аналогичный известному статору трехфазного электродвигателя, выполненный из набора листов электротехнической стали с обмоткой 3, уложенной в пазы 4 статора 2.

Внутри статора, вплотную к нему, размещена герметичная емкость 5 из прочного влагостойкого диэлектрика, например, из стеклопластика. Внутри емкости 5 концентрично установлен ротор 6 с продольными пазами 7 и зубцами 8 так, что между его наружной поверхностью и внутренней поверхностью емкости 5 имеется кольцевой зазор для прохода обрабатываемой жидкости 9, которая одновременно протекает и через пазы 7 ротора 6 (на фиг.1 направление потока жидкости показано стрелками).

Наружная поверхность ротора 6, включая пазы 7, покрыта слоем изоляции 10, например, из эпоксидной смолы, изолирующей (электрически) жидкость 9 от пакета стали ротора 6. По концам пакета стали ротора 6 установлены электропроводные и не изолированные от электрического контакта с жидкостью 9 пластины 11, выполняющие функцию короткозамкнутых колец для жидких проводников обмотки ротора 6, образованной объемом жидкости 9, заключенной в емкости 5 (в кольцевом зазоре, включая жидкие проводники в пазах 7 ротора 6). Пластины 11 повторяют форму пластин набора пакета стали ротора (имеют пазы и зубцы). Ротор 6 имеет возможность вращаться, для чего в концах его вала 12 выполнены гнезда с запрессованными в них бронзографитовыми втулками 13, в которые входят стальные оси 14 крепления ротора 6 к корпусу 1 устройства, образующие антифрикционную пару (сталь - бронзографит) подшипников скольжения, в которых вращается ротор.

Оси 14 соединены сваркой с ребрами 15, которые, в свою очередь, приварены к фланцам 16. Фланцы 16 оснащены подводящим 17 и отводящим 18 штуцерами. Резиновыми прокладками 19 производится герметизация емкости 5 при затяжке болтов 20 крепления фланцев 16 к корпусу 1 устройства.

Устройство работает следующим образом. При подключении обмотки 3 статора 2 к источнику трехфазного тока образуется вращающийся магнитный поток (магнитное поле), который замыкается, проходя по стали пакетов статора 2 (спинке и зубцам) и ротора 6 (зубцам и спинке), телу емкости 5, жидкости 9 (магнитные силовые линии показаны на фиг.2 пунктиром), производя магнитную обработку жидкости в межполюсном пространстве.

Это поле характеризуется высоким значением напряженности его в жидкости (в зазоре) - порядка 600 кА/м, что легко подтверждается расчетом и практическими данными (известно, что магнитная индукция в зазоре асинхронных двигателей достигает 8500 Гс) и большим градиентом напряженности, т.к. магнитная индукция увеличивается над (между) зубцами статора и ротора и уменьшается в пространстве над пазами 7 ротора 6.

Кроме того, вращающееся магнитное поле наводит в объеме обрабатываемой жидкости 9, в том числе и в жидкости, находящейся в продольных пазах ротора 6 (по сути в жидких проводниках своеобразной короткозамкнутой обмотке ротора), ЭДС, под действием которой в жидкости будут протекать токи, аналогичные тем, которые протекают в металлических проводниках обмотки ротора асинхронного электродвигателя, хотя и значительно меньшие по величине. Установленные по концам пакета стали ротора 6 электропроводные, не изолированные от электрического контакта с жидкими проводниками, пластины 11 выполняют функции короткозамкнутых колец жидкой обмотки ротора; наружная же поверхность ротора 6, включая пазы 7, покрыта слоем изоляции 10, что позволяет избежать шунтировки тока, текущего по жидким проводникам, металлической, токопроводящей поверхностью ротора. Это позволяет повысить величину тока непосредственно в жидкости в межполюсном пространстве, что положительно влияет на эффект ее обработки. А поскольку, как известно, взаимодействие магнитного поля с током приводит к образованию электродинамических сил, действующих на проводник (проводники) с током, то, следовательно, и на жидкость, включая и жидкие проводники в пазах ротора, будут действовать указанные электродинамические силы, образующие вращающий момент, под действием которого объем жидкости в межполюсном пространстве и ротор будут вращаться, что будет способствовать турбулизации потока жидкости в межполюсном пространстве и играть положительную роль при ее магнитной обработке, хотя скорость вращения ротора будет и невысокой из-за большого активного сопротивления жидких проводников короткозамкнутой обмотки ротора.

Таким образом, в предлагаемом устройстве повышение эффективности магнитной обработки жидкости обеспечивается за счет одновременного воздействия на обрабатываемую жидкость высокоинтенсивного (напряженностью порядка 600 кА/м) вращающегося магнитного поля с большим градиентом напряженности и тока от наведенной этим полем ЭДС в объеме обрабатываемой жидкости в межполюсном пространстве магнитной системы устройства, а также турбулизации потока жидкости в межполюсном пространстве, обусловленной как за счет переменного зубчатого сечения, так и за счет действия на жидкие проводники электродинамических сил и вращения ротора. Кроме того, данное решение позволяет также предельно увеличить значение тока в жидкости за счет исключения шунтировки тока поверхностью стали ротора и наличием короткозамкнутых колец на концах ротора, а за счет выполнения емкости или той части ее, которая расположена в зоне действия вращающегося магнитного поля, из диэлектрика, кроме того, исключаются дополнительные энергозатраты, неизбежные при выполнении емкости из проводящего материала (металлов).

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАГНИТНОЙ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ, содержащее статор с обмоткой намагничивания и ротор с пазами и зубцами, а также емкость для жидкости, связанную с подводящим и отводящим штуцерами, отличающееся тем, что емкость для жидкости выполнена в виде цилиндра, а ротор установлен внутри емкости по ее оси, при этом стенки емкости выполнены из изоляционного материала, а поверхность ротора, включая его пазы, контактирующая с обрабатываемой жидкостью, покрыта слоем изоляции, причем устройство снабжено установленными на концах пакета ротора электропроводными, неизолированными пластинами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2